Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 177_Атомные электростанции с реакторами типа ВВЭР_PWR
.pdf
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
270
сителя вокруг активной зоны. Цилиндрическая часть состоит из нижней
переходной обечайки и верхней обечайки, соединенные с полусферическим
днищем и съемной фланцевой полусферической верхней крышкой. Корпус
изготавливается путем сварки днища, нижней обечайки и верхней обечайки.
Верхняя обечайка содержит отверстия для впускного и выпускного па-
трубков и патрубки прямого аварийного впрыска. Крышка изготовлена
с куполом оголовка и фланцем. Верхняя крышка имеет проходки для ме-
ханизмов привода регулирующих стержней СУЗ (CRDM), внутренних кон-
трольно-измерительных приборов, вентиляционного отверстия головки
и опорных наконечников для блока защитных труб.
Внутрикорпусные устройства реактора состоят из двух основных узлов —
нижних внутренних устройств (рис. 3.5) и верхних внутренних устройств
(рис. 3.6). Внутренние устройства реактора обеспечивают защиту, вырав-
нивание и поддержку активной зоны, регулирующих стержней и выгора-
Патрубок
привода СУЗ
Выходной
патрубок
Патрубок
замк
а давления
Крышка
Фланец
крышки
Патрубок
аварийного
впрыска
Направляющая
шпилька
Верхняя обечайка
Нижняя обечайка
Входной патрубок
Опора корпуса реактора
Патрубок
аварий-
ного
впрыска
Днище
Опоры поточной юбки
Активная зона
Фиксатор
опоры
Фиксатор
опоры
Патрубок
замка
давления
Патрубок
привода СУЗ
Направляющая
шпилька
. 3.4. Корпус реактора AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
271
ющих стержней для обеспечения безопасной и надежной работы реактора.
Внутренние устройства реактора направляют поток теплоносителя к тепло-
выделяющим сборкам.
Во время работы реактора конструкция шахты направляет поток тепло-
носителя из входных патрубков корпуса реактора через нижнее межтруб-
ное пространство в нижнюю камеру под нижней опорной плитой активной
зоны. Затем поток разворачивается и проходит через нижнюю опорную пли-
ту в область активной зоны.
После выхода из активной зоны поток проходит через верхнюю пласти-
ну, затем обходит направляющие трубки регулирующего стержня и опорные
колонны и вокруг них, достигая выпускных патрубков. Во время работы не-
большое количество теплоносителя на входе отводится от активной зоны
для охлаждения выгородки активной зоны и области днища корпуса (см.
рис. 3.3).
Основным защитным и опорным элементом внутренних устройств ре-
актора является нижнее внутреннее устройство с внутрикорпусной шахтой
Фланец
шахты ВК
Выходной
патрубок
ШВК
Шахта
внутрикорпусная
Выгородка
активной зоны
Капсула
с образцами-
свидетелями
Нижняя
опорная плита
активной зоны
Плита вихрегасителя
потока
Вторичная опора
активной зоны
Радиальная
опора
Штифт
радиальной
опоры
Нейтронная
отражательная
панель
Капсула
с образцами-
свидетелями
Капсула
с образцами-
свидетелями
Дефлектор
патрубка
аварийного
впрыска
. 3.5. Конструкция нижнего внутрикорпусного устройства реактора AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
272
и выгородкой. Эта конструкция состоит из шахты, опорной нижней плиты
активной зоны, вторичной опоры активной зоны, плиты вихрегасителя по-
тока, выгородки активной зоны, нейтронных отражательных панелей, ради-
альных опор и соответствующего крепежного оборудования.
Нижнее внутреннее устройство активной зоны опирается верхним флан-
цем на выступ во фланце корпуса реактора.
Выгородка активной зоны расположена над нижней опорой шахты вну-
трикорпусной и состоит из сформированных вертикальных пластин с пол-
ностью сварными вертикальными швами для предотвращения бокового
потока из тепловыделяющих сборок. Этот своего рода кожух образует ра-
диальную оболочку активной зоны. Выгородка активной зоны служит для
обеспечения перехода от внешней окружности внутрикорпусной шахты
с сохранением зазоров к квадратным тепловыделяющим сборкам.
Узел опор верхних внутрикорпусных устройств реактора AP1000 состоит
из верхней опоры, верхней пластины, опорных колонн и блока направляю-
щих труб (рис. 3.6).
Верхние
опоры
Верхняя плита
активной зоны
Нижние
направляющие
трубы
Опорные
колонны
С
борки приборов
внутриреактор-
ного контроля
Верхние
направляющие
трубы
. 3.6. Верхняя опорная конструкция активной зоны реактора AP1000
ТВСAP1000
Тепловыделяющая сборка AP1000 состоит из 264 топливных стержней
(твэл) в квадратном массиве 17×17. Центральное положение в тепловыделя-
ющей сборке имеет направляющий канал, который зарезервирован для кон-
трольно-измерительных приборов в активной зоне. Остальные 24 позиции
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
273
в тепловыделяющей сборке имеют направляющие каналы. Направляющие
каналы соединены с верхним и нижним соплами тепловыделяющей сборки
и служат несущей конструкцией топливных решеток (рис. 3.7).
Топливные стержни (твэлы) состоят из цилиндрических таблеток диок-
сида урана, оболочки твэл состоят из сплава ZIRLO (см. рис. 3.7).
ZIRLO представляет собой усовершенствованный сплав на основе цир-
кония, выбранный за его механические свойства и низкое поглощение
нейтронов. На торцах стержня привариваются заглушки для инкапсуляции
топлива.
Топливные таблетки представляют собой правильные круглые цилиндры,
состоящие из обогащенного порошка диоксида урана, который был уплот-
нен холодным прессованием, а затем спечен до требуемой плотности. Торцы
каждой таблетки слегка выпуклые, чтобы обеспечить большее осевое расши-
рение на линии гранулы и увеличить объем пустот для высвобождения газов
деления. Концы каждой таблетки также имеют небольшую фаску на внешней
цилиндрической поверхности, которая снижает потенциальное повреждение
топливных таблеток в ходе эксплуатации топливных стержней.
Топливные стержни во время изготовления заполняются гелием под
давлением, чтобы уменьшить ползучесть плакированного слоя во время ра-
боты и, таким образом, предотвратить сплющивание оболочки.
Шанговый кластер
стержней СУЗ
Нижнее
сопло
Топливная
таблетка
Верхнее
сопло
Твэл
Твэл
ТВС
Канал
стержня
СУЗ
Захват
Стержень твэл
. 3.7. Общий вид тепловыделяющей сборки, узла управления кластером
регулирующих стержней ОР СУЗ итвэл реактора AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
274
АктивнаязонаAP1000
Активная зона состоит из 157 ТВС, она сформирована из трех радиаль-
ных областей, которые имеют различное обогащение; обогащение топлива
колеблется от 2,35 до 4,8%
235
U (рис. 3.8).
Активной зоне AP1000 присуща устойчивость к диаметральным и азиму-
тальным колебаниям мощности. Осевые мощностные колебания, которые
могут быть вызваны изменениями нагрузки, и возникающий в результате
чего ксенон может быть подавлен с помощью сборок кластерных стержней
системы управления защитой.
КомпенсатордавленияAP1000
Компенсатор давления AP1000 (рис. 3.9) представляет собой вертикаль-
ный цилиндрический сосуд с полусферическими деталями верхней крыш-
9P
88I
24P
72I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
72I
9P
88I
12P
88I
24P
28I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
28I
12P
88I
112I
24P
28I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
28I
112I
9P
88I
24P
72I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
72I
9P
88I
112I 112I
24P
28I
23P
28I
24P
28I
112I 112I
112I 28I
24P
44I
24P
88I
24P
88I
24P
44I
28I 112I
112I 112I
24P
72I
24P
72I
112I 112I
112I 112I
24P
44I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
44I
112I 112I
112I 112I
24P
44I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
44I
112I 112I
112I 28I
24P
44I
24P
88I
24P
88I
24P
44I
28I 112I
112I
24P
28I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
88I
24P
28I
112I
112I 112I
24P
28I
23P
28I
24P
28I
112I 112I
9P
88I
12P
88I
9P
88I
112I 112I
24P
72I
24P
72I
112I 112I
19P
88I
12P
88I
9P
88I
Обог
ащение
топлива
2,35%3,40% 4,45%
##P – число топливных стержней
с выгораемым поглотителем
(PYREX) в ТВС
##I – общее число топливных стержней
(IFBA) в ТВС
. 3.8. Картограмма размещения ТВС различного обогащения топлива
вактивной зоне AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
275
ки, днищем, и нагревателя-
ми. Внутренние поверхности,
подверженные воздействию
теплоносителя реактора, пла-
кированы аустенитной нержа-
веющей сталью
Дыхательный трубопровод
КД подключен к горячей нитке
петли 1, трубопровод впрыска
в КД подключен к холодным
ниткам петли 1 (рис. 3.10).
Электрические прямопо-
гружные нагреватели уста-
навливаются в вертикально
ориентированных нагрева-
тельных колодцах, располо-
женных в нижней части днища
КД. Нагревательные колодцы
приварены к днищу и являют-
ся частью границы давления.
Нагреватели могут быть сняты
для обслуживания или замены.
Нагреватели сгруппиро-
ваны в контрольную и ре-
зервную группу. Нагре ватели
в контрольной группе авто-
матически включаются с бес-
ступенчатой регулировкой
мощности в соответствии
с потребностями. Нагреватели
в резервной группе либо выключены, либо работают на полную мощность.
Клапаны системы автоматического сброса давления первой ступени —
клапаны с условным проходом 101,6 мм с электроприводом. Клапаны авто-
матической системы сброса давления второй и третьей ступеней представ-
ляют собой клапаны с электроприводом 203,2 мм условного прохода.
Клапаны системы автоматического сброса давления четвертой ступени —
пиропатронные клапаны 355,6 мм условного прохода, расположенные
последовательно с нормально открытыми клапанами с питанием от по-
стоянного тока. Пироклапаны служат для обеспечения быстрого выхода
жидкости, находящейся в сосуде или контуре под давлением, и приводятся
в действие подрывом, причем взрывчатое вещество устанавливается в них
заранее (рис. 3.11). Это клапаны однократного действия, то есть после сра-
батывания они подлежат замене.
Патрубок впрыска
Патрубок аварийного
впрыска
Опорная рама обвязки
Изоляция
Тяга поворо
тной опоры
Опора верхняя
Обойма опорная
верхняя
Опорная колонна
Площадка обслуживания
Патрубок
соединительного
трубопровода
Клеммные с
оединения
электронагревателей
Опорная плита
Штуцер пробоо
тбора
Корпус
Цапфа
Обойма опорная
верхняя
Штуцер
термоконтроля
Основной
люк-лаз
Оголовок
. 3.9. Конструкция компенсатора давления
иопорной системы AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
276
M M
M M
M M
M M
M M
M M
Компенсатор
давления
Резервуар хранения
борного раствора
IRWST
ГЦН
1А
ГЦН
1В
ГЦН
2А
ГЦН
2В
Реактор
15
14
13
11
12
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
© Яуров С.В.
ПГ-1 ПГ-2
. 3.10. Принципиальная схема подключения компенсатора давления вAP1000.
1, 2 – горячие нитки петель; 3, 4, 5, 6 – холодные нитки петель; 7, 8 – соединительный
трубопровод КД спатрубком; 9 – водный объем КД; 10 – паровой объем КД; 11, 12 – за-
бор навпрыск; 13 – линия впрыска; 14, 15 – линии сброса
Пиропатрон со взрывателем
(взведен)
Пиропатрон
со взрывателем
(сработал)
Выход ВыходВход Вход
Ударный штифт
Уплотнение
затвора
Уплотнение
затвора
Полость затвора Полость
затвора
Электромагнитный
выключатель
Электромагнитный
выключатель
Клапан закрыт Клапан открыт
Затвор
Затвор
клапана
Втулка
Втулка
КорпусКорпус
Срезной болт Срезной болт
. 3.11. Принцип действия пиропатронного клапана компенсатора в4-й группе
предохранительных клапанов системы компенсации давления вAP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
277
ГлавныйциркуляционныйнасосAP1000
ГЦН — насос охлаждения реактора (RCP) AP1000 представляет собой
одноступенчатый, вертикальный, высоко инерционный, центробежный
насосно-двигательный агрегат с мокрой обмоткой и без уплотнения вала
(рис. 3.12, 3.13).
Главные циркуляционные насосы обеспечивают циркуляцию теплоно-
сителя через активную зону реактора, трубопроводы первого контура и па-
рогенераторы.
Размер двигателя сведен к минимуму за счет использования частотного
регулятора скорости для снижения потребляемой мощности двигателя при
работе на холодном теплоносителе. Два насоса смонтированы непосред-
ственно в днище каждого парогенератора. Такая конфигурация исключает
дополнительную нитку трубопровода первого контура, уменьшает перепад
давления в контуре, упрощает фундамент и опорную систему для пароге-
нератора, насосов, трубопроводов первого контура и снижает вероятность
плавления активной зоны, устраняя необходимость уплотнения контура
во время небольшой аварии с потерей охлаждающей жидкости (LOCA).
Насосы теплоносителя первого контура не имеют уплотнений, что исключа-
ет возможность их выхода из строя по причине протечек через него (уплот-
нение). Это значительно повышает безопасность и сокращает техническое
обслуживание насоса.
Электронасос с мокрой обмоткой статора внутри заполнен теплоноси-
телем под полным давлением системы. Обмотки изолированы специально
разработанной системой изоляции из многослойного полимера. Изоляция
обладает высокой устойчивостью к растрескиванию под воздействием окру-
жающей среды и стабильна при повышенных температурах. Это свойство
Корпус насоса
Рабочее колесо
Маховик
Ротор
Опорный
подшипник
Клеммные
коробки
Статор
Тепловой барьер
и охладитель
. 3.12. Главный циркуляционный насос реактора AP1000
Глава 3. АЭС с реакторными установками PWR поколения III+
278
обеспечивает встроенный запас прочности на случай колебания температу-
ры во время переходных процессов при расхолаживании.
Приводной двигатель ГЦН представляет собой вертикальный асинхрон-
ный электродвигатель с короткозамкнутым ротором с водяным охлаждением
и частотно-регулируемым блоком управления. Охлаждение двигателя осу-
ществляется теплоносителем первого контура реактора, циркулирующим
через полость двигателя и внешний теплообменник. Охлаждающая жид-
кость первого контура, используемая для охлаждения двигателя, поступает
в нижний конец ротора и проходит в осевом направлении через полость дви-
гателя для отвода тепла от ротора и статора. Вспомогательное рабочее коле-
Корпус
Направляющий
аппарат
Рабочее колесо
Диффузор
Тепловой барьер
Маховик
Крышка статора
Фланец статора
Кожух охлаждения
статора
Статор
Ротор
Радиальный
подшипник
Клеммная коробка
Направляющие
упорного подшипник
а
Крышка статора
Датчики
Теплообменник
Опора
Радиальный
подшипник
Вход воды
охлаждения
Возврат
охлажденной среды
Выход воды
охлаждения
Нижний фланец
статора
Упорный подшипник
Маховик
Опорный подшипник
Прокладка
Дренажный патрубок
Клеммные разъемы
. 3.13. Конструкция главного циркуляционного насоса реактора AP1000
3.1. AP1000 — усовершенствованный пассивный реактор
279
со в нижней части вала ротора обеспечивает циркуляцию контролируемого
объема теплоносителя первого контура через полость двигателя и внешний
теплообменник.
Каждый двигатель насоса управляется частотно-регулируемым блоком,
который используется при запуске насоса и всех режимах работы.
Теплоноситель прокачивается внутри ГЦН по схеме: направляющий ап-
парат рабочего колеса → диффузор → напорный патрубок.
Узел маховика обеспечивает инерцию вращения, что увеличивает время
выбега насоса.
Имеется три подшипника скольжения: один в нижней части вала рото-
ра, один на верхнем конце вала ротора под маховиком и один между узлом
маховика и рабочим колесом. Подшипники представляют собой гидродина-
мическую конструкцию с пленкой. Во время вращения ротора между шей-
кой и колодками образуется тонкая пленка воды, обеспечивающая смазку.
Упорный подшипниковый узел находится в нижней части вала ротора.
Гидродинамический подшипник с поворотной площадкой обеспечивает
положительное осевое расположение вращающегося узла независимо от ус-
ловий эксплуатации.
ПарогенераторAP1000
В установке AP1000 используются два парогенератора модели Delta-125
(рис. 3.14).
Парогенератор AP1000 представляет собой испаритель с вертикальной
оболочкой и U-образными трубками со встроенным влагоотделяющим обо-
рудованием. На рис. 3.14 показана конструкция парогенератора Delta-125.
Со стороны первого контура поток теплоносителя из реактора поступа-
ет в первичную камеру через патрубок горячей нитки ГЦТ. Нижняя часть
первичной камеры — днище ПГ, имеет эллиптическую форму и соединяет-
ся с цилиндрической обечайкой корпуса ПГ с трубной доской. Первичная
камера разделена на впускную и выпускную камеры вертикальной раздели-
тельной пластиной (перегородкой), проходящей от вершины эллипса дни-
ща до трубной доски.
Поток теплоносителя реактора поступает в перевернутые U-образные
трубки, передавая тепло второму контуру в межтрубном пространстве, и воз-
вращается на сторону холодной нитки первичной камеры днища. Поток
выходит из парогенератора через два патрубка холодной нитки петли, с ко-
торыми непосредственно соединены ГЦН.
Когда вода второго контура проходит через пучок труб, она превращает-
ся в пароводяную смесь. Затем пароводяная смесь из трубного пучка подни-
мается в секцию парового сепаратора, где центробежные влагоотделители
удаляют большую часть захваченной воды из пара. Пар поступает во вторич-
ные сепараторы или осушители для дальнейшего удаления влаги, повышая
его качество до расчетного минимума 99,75 процента (максимальная влаж-
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)